邊長為680～750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種邊長為680～750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，該空心樁外形截面為矩形、方形或多邊形，空心樁的樁身為樁頂實心部分、中間空心部分、樁底實心部分，樁頂實心部分上面設(shè)有后澆的樁帽，空心為圓形或橢圓形，空心樁的樁體內(nèi)設(shè)有鋼筋，所述樁底實心部分底部設(shè)有鋼筋混凝土樁尖。本實用新型的效果是該預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的抗彎、抗壓承載能力和單樁垂直極限承載力較目前普遍應(yīng)用的650×650mm及以下尺寸的混凝土方樁均有所提升，可以達到7000KN左右，比相同截面積的圓樁具有更大的摩阻力，又在造價上較大直徑管樁更為經(jīng)濟。該大尺度預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁外形為矩形，方形或多邊形，樁基承載力明顯提高，施工速度快，工程質(zhì)量高。
【專利說明】邊長為680?750圖的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心粧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及樁基工程結(jié)構(gòu)技術(shù)，特別是一種邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著集裝箱、礦石、油、液體化工等船舶噸位的不斷增大，海港建設(shè)也逐漸向深水方向發(fā)展。為了適應(yīng)這一發(fā)展，天津港相繼新建、改造、擴建了一批深水泊位，這些工程均采用了鋼管樁(僅在北港池雜貨碼頭東側(cè)一個泊位采用直徑1.0m的PHC樁)方案。鋼管樁雖然使用效果良好，但造價較高，且有些工程所需樁基介于常規(guī)的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁和大直徑管樁之間。若采用650mmX650mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁，其彎矩、承載力等不能滿足使用要求；若采用大直徑管樁彎矩、承載力等又相對較大，投資也較高，為此需要研究一種中間樁型。
[0003]由于受到預(yù)制場地、起重能力、打樁設(shè)備等的限制，目前在國內(nèi)北方地區(qū)(主要是天津)使用的預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁的最大邊長為650mm，而南方地區(qū)(主要是上海)使用的預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁的最大邊長僅為600_。隨著國家綜合實力的增強，港口工程快速發(fā)展，施工設(shè)備及能力等均有了較大的提升，因而認為可突破原有樁徑限制。經(jīng)綜合比較施工的難易、經(jīng)濟效益等，擬考慮將混凝土空心樁邊長加大至680?750mm，以適應(yīng)中間噸位船舶?？看a頭的需要，使其成為650mmX650mm混凝土方樁和大管樁之間的最優(yōu)選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，由于截面尺寸較傳統(tǒng)方樁加大，其單樁承載力較高，抗彎強度大、抗剪能力好，抗震性能優(yōu)越。用大尺度空心樁代替大直徑管樁，樁間距縮小，承臺上部構(gòu)件重量減小，不需要大型起重設(shè)備，便于施工期安裝。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是提供一種邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，所述空心樁的樁身為樁頂實心部分、中間為圓形或橢圓形空心部分、樁底實心部分，其中:該預(yù)制空心樁外形截面為邊長680?750mm的矩形，方形或多邊形，所述中間圓形或橢圓形空心部分的直徑或橢圓形長軸尺寸為350?400mm,所述樁底實心部分底部的鋼筋混凝土樁尖外形呈漸變收縮的實心臺體形狀，實心臺體底部設(shè)有鋼筋混凝土樁尖。
[0006]本實用新型的效果是該預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的抗彎、抗壓承載能力和單樁垂直極限承載力較650X650mm的混凝土方樁均有所提升可以達到7000KN左右，比相同截面積的圓樁單延米側(cè)摩阻力增加約27%，又在造價上較大直徑混凝土管樁節(jié)省約48%。該大尺度預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁外形為矩形，方形或多邊形，樁基抗壓承載力較650X650mm的混凝土方樁提高約25%，施工速度快，工程質(zhì)量高。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為本實用新型的邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為圖1的1-1剖視圖；
[0009]圖3為四點吊樁吊點位置圖。
[0010]圖中:
[0011]1、樁頂實心部分2、中間空心部分3、樁底實心部分4、樁尖【具體實施方式】
[0012]結(jié)合附圖對本實用新型的邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁結(jié)構(gòu)加以說明。
[0013]本實用新型的邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，該預(yù)制空心樁外形截面為邊長680?750mm的矩形，方形或多邊形，所述空心樁的樁身為樁頂實心部分、中間為圓形或橢圓形空心部分、樁底實心部分，所述樁頂實心部分上面設(shè)有后澆的樁帽，所述空心樁的樁體內(nèi)設(shè)有鋼筋，所述樁底實心部分底部設(shè)有鋼筋混凝土樁尖。
[0014]所述樁頂實心部分和樁底實心部分內(nèi)填充有混凝土，樁頂實心部分長度大于樁底實心部分長度。
[0015]所述中間圓形或橢圓形空心部分直徑或橢圓形長軸為350?400mm,所述樁底實心部分底部的鋼筋混凝土樁尖外形呈漸變收縮的實心臺體形狀。
[0016]通過理論計算分析結(jié)果表明，大尺度預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的長細比值可控制在25以內(nèi)，抗彎、抗壓承載能力和單樁垂直極限承載力較650mmX650mm的混凝土方樁均有所提升。大尺度空心樁單樁垂直極限承載力設(shè)計值可以達到7000KN左右，而一般7萬?10萬噸級碼頭單樁設(shè)計承載力值一般在5000KN?7000KN，基本介于650mmX 650mm的混凝土方樁和大直徑管樁的承載能力之間，且在造價上較大直徑管樁更為經(jīng)濟。因此，大尺度預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁在7萬?10萬噸級碼頭上的應(yīng)用是可行的，且一旦實施將是樁基工程的重大進步，并會為業(yè)主帶來巨大的經(jīng)濟效益。同時因方樁、矩形樁或多邊形樁比相同截面積的圓樁具有更大的摩阻力，又在造價上較大直徑管樁更為經(jīng)濟，故預(yù)計將會在港口工程中得到廣泛的應(yīng)用。
[0017]本實用新型的邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁功能是這樣實現(xiàn)的:
[0018]1、樁基設(shè)計
[0019](I)樁身內(nèi)力計算
[0020]I)長細比
[0021]根據(jù)受壓構(gòu)件破壞形態(tài)分析，當構(gòu)件的長細比8〈lo/h〈30?40時稱為長柱，其破壞形態(tài)為材料破壞，當構(gòu)件的長細比lo/h > 30?40時稱為細長柱，其破壞形態(tài)為失穩(wěn)破壞。對柱而言，長細比越大，受壓后越容易發(fā)生縱向彎曲而導(dǎo)致失穩(wěn)，構(gòu)件承載力降低越多，材料強度不能充分利用，因此對于一般建筑物中的柱，常限制長細比L/B < 30及L/H ( 25:
[0022]L-柱的計算長度，B-矩形截面的短邊尺寸，H-矩形截面的長邊尺寸。
[0023]結(jié)合天津地區(qū)已完成的港口高樁碼頭工程,若采用650mm X 650mm的預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁，按照嵌固點法計算，長細比為:5萬噸級碼頭一般不超過24.0，7萬噸級碼頭一般不超過25，10萬噸級碼頭一般不超過26。若將預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁邊長提升到680~750mm,同樣按照嵌固點法計算，其長細比均有所下降:5萬噸級碼頭一般不超過22，7萬噸級碼頭一般不超過23，10萬噸級碼頭一般不超過24。
[0024]由以上計算結(jié)果分析，若采用大尺度預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，樁的長細比均可控制在25以內(nèi)，此值基本接近目前已建高樁碼頭樁基的長細比。
[0025]2)抗彎承載能力
[0026]在保持配筋不變的情況下，650mmX650mm的預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁的強度彎矩為637KN.m，抗裂彎矩為485KN.m ;當樁的斷面邊長加大到680~750mm后，預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的強度彎矩可提升到681~751KN.m，抗裂彎矩提升到517~570KN.m。
[0027]3)抗壓承載能力
[0028]在保持配筋不變的情況下按軸心受壓構(gòu)件計算650mmX650mm的預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁:應(yīng)用于5萬噸級碼頭時，其樁身結(jié)構(gòu)能夠抵抗的單樁軸向承載能力設(shè)計值(壓承載)為6240KN ;應(yīng)用于7萬噸級碼頭時，其樁身結(jié)構(gòu)能夠抵抗的單樁軸向承載能力設(shè)計值(壓承載)為6160KN ;應(yīng)用于10萬噸級碼頭時，其樁身結(jié)構(gòu)能夠抵抗的單樁軸向承載能力設(shè)計值(壓承載)為6010KN。計算大尺度預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，應(yīng)用于5萬噸級碼頭時，其樁身結(jié)構(gòu)能夠抵抗的單樁軸向承載能力設(shè)計值(壓承載)為7645~8432KN ;應(yīng)用于7萬噸級碼頭時，其樁身結(jié)構(gòu)能夠抵抗的單樁軸向承載能力設(shè)計值(壓承載)為7460~8228KN ;應(yīng)用于10萬噸級碼頭時，其樁身 結(jié)構(gòu)能夠抵抗的單樁軸向承載能力設(shè)計值(壓承載)為7276~8025KN。
[0029]由以上計算結(jié)果可知，在保持配筋不變的情況下，若采用大尺度預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，其結(jié)構(gòu)承載力較650mmX650mm預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁可提高25%左右，基本介于650mmX650m預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁和管樁的承載能力之間，但比管樁更為經(jīng)濟，且場地污染小、易于堆放；在保證單樁軸向承載能力大致相同的情況下，大尺度預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的截面配筋率較650mmX650mm預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁可有所減少，更為方便節(jié)約，從而加快施工進度、縮短工期。
[0030](2)單樁垂直極限承載力
[0031]單樁垂直極限承載力設(shè)計值按下式計算
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，所述空心樁的樁身為樁頂實心部分、中間為圓形或橢圓形空心部分、樁底實心部分，其特征是:該預(yù)制空心樁外形截面為邊長680?750mm的矩形,方形或多邊形,所述中間圓形或橢圓形空心部分的直徑或橢圓形長軸尺寸為350?400mm，所述樁底實心部分底部的鋼筋混凝土樁尖外形呈漸變收縮的實心臺體形狀，實心臺體底部設(shè)有鋼筋混凝土樁尖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊長為680?750mm的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁，其特征是:所述樁頂實心部分和樁底實心部分內(nèi)填充有混凝土，樁頂實心部分長度大于樁底實心部分長度。
【文檔編號】E02D5/58GK203808061SQ201420123259
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】趙娟, 劉彥忠, 朱子平, 米劉芳, 陳德旺, 楊艷靜, 廉立虎 申請人:中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司